DE1275559B - Process for the production of steel with high tensile strength and notched impact strength - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WZW PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN WZW PATENT OFFICE Int. Cl.:Int. Cl .:

C21dC21d

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Registration date: Display day:

Deutsche KL: 18 c-1/00 German KL: 18 c -1/00

P 12 75 559.8-24 (Y 368)P 12 75 559.8-24 (Y 368)

25. August 1959August 25, 1959

22. August'1968August 22, 1968

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit.The present invention relates to a method for producing steel of high tensile strength and Notched impact strength.

Es ist bekannt, daß gute Kerbschlagzähigkeitsund Zugfestigkeitseigenschaften gewalzter Baustähle mit zu den wichtigsten mechanischen Eigenschaften von Stahlkonstruktionen, insbesondere von geschweißten Bauwerken aus Stahl gehören.It is known that rolled structural steels have good impact strength and tensile strength properties with one of the most important mechanical properties of steel structures, especially welded ones Structures made of steel belong.

Es wurden daher zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Stählen eine Reihe von Verfahren vorgeschlagen: So behandelt die deutsche Patentschrift 926074 ein Verfahren, bei welchem Stahl mit Wasser oder einem anderen Medium von einer Temperatur unmittelbar oberhalb des Umwandlungspunktes abgeschreckt wird.To improve the mechanical properties of steels, a number of Method proposed: Thus, the German patent specification 926074 deals with a method in which Steel with water or another medium at a temperature just above the transformation point is deterred.

Nach der britischen Patentschrift 252420 werden Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,28 bis 0,3% auf einen Temperaturbereich von 800 bis 900⁰C erhitzt und anschließend in Luft, öl oder Wasser abgekühlt. Ein Halten der Stähle während eines bestimmten Zeitraumes bei einer bestimmten Temperatur wird jedoch nicht erwähnt.According to the British patent specification 252420 steels are heated with a carbon content of 0.28 to 0.3%, to a temperature range of 800 to 900 ⁰ C and then in air, oil or cooled water. However, there is no mention of keeping the steels at a specific temperature for a specific period of time.

Nach der deutschen Patentschrift 881 354 werden Stähle neben anderen Maßnahmen über einen Zeitraum von 30 Minuten bei einer Temperatur von 690⁰C einer Wärmebehandlung unterworfen. Bei allen diesen Verfahren wird jedoch keinesfalls eine für die Verbesserung der Zugfestigkeits- und Kerbschlagzähigkeitseigenschaften günstige Ferrit- und Perlitstruktur erhalten.According to German Patent 881,354 steels are subject to, among other measures over a period of 30 minutes at a temperature of 690 ⁰ C heat treatment. In all of these processes, however, by no means a ferrite and pearlite structure which is favorable for improving the tensile strength and notched impact strength properties is obtained.

Das nachstehend beschriebene, erfindungsgemäße Vergütungsverfahren zeigt nun auf, daß bei einer ganz bestimmten Reihenfolge von Zeit- und Temperaturbedingungen überraschenderweise gewisse Stähle in solche mit hervorragenden mechanischen Eigenschäften übergeführt werden können.The compensation method according to the invention described below now shows that with a completely certain order of time and temperature conditions surprisingly certain steels in those with excellent mechanical properties can be transferred.

Es wurde nun gefunden, daß man Stahl von hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit dadurch erhält, daß der Stahl innerhalb des Temperaturbereiches über einen Bereich von mehr als 100° C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 1 bis 10°C/Sekunde abgekühlt, auf einer Temperatur von 350 bis 650⁰C über einen Zeitraum von 30 bis 90 Minuten gehalten und anschließend an der Luft abgekühlt wird.It has now been found that steel of high tensile strength and notched impact strength is obtained by cooling the steel within the temperature range over a range of more than 100 ° C. at a cooling rate of 1 to 10 ° C./second, to a temperature of 350 to 650 ⁰ C is held for a period of 30 to 90 minutes and then cooled in the air.

Durch dieses Glühen bei niedriger Temperatur kann man ausgezeichnete Eigenschaften des Stahls hinsichtlich Kerbschlagzähigkeit und Dehnung erzielen, wie sie bisher durch das Verfahren der beschleunigten Kühlung entweder nach dem Walzen oder nach dem Normalglühen nicht zu erreichen waren.This low-temperature anneal enables the steel to have excellent properties achieve in terms of notched impact strength and elongation, as previously achieved by the process of accelerated Cooling either after rolling or after normalizing could not be achieved.

Vor kurzem haben J. H. Gross, E. M. Ko U-Verf ahren zur Herstellung von Stahl hoher
Zugfestigkeit und KerbschlagzähigkeitRecently, JH Gross, EM Ko U processes for the production of high steel
Tensile strength and impact strength

Anmelder:Applicant:

Yawata Seitetsu Kabushiki KaishaYawata Seitetsu Kabushiki Kaisha

(Yawata Iron and Steel Company Limited), Tokio(Yawata Iron and Steel Company Limited), Tokyo

Vertreter:Representative:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg,Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg,

Patentanwalt, 8000 München 2, Hilblestr. 20Patent attorney, 8000 Munich 2, Hilblestr. 20th

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Sadayoshi Morita,Sadayoshi Morita,

Susumu Goda,Susumu Goda,

Makoto Sato Yawata, Fukuoka (Japan)Makoto Sato Yawata, Fukuoka (Japan)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Japan vom 25. August 1958 (24 041)Japan August 25, 1958 (24 041)

camp und R. D. S t ο u t im Welding Journal, 37 (1958), Nr.4, 160-8, und A. I. Rubin, J. H. Gr oss und R. D. Stout im Welding Journal, 38 (1959), Nr. 4, 182-S, die Verwendung des Abspritzabschrekkens für Druckgefäßbaustähle großen Querschnitts vorgeschlagen, um die Abkühlgeschwindigkeit zu erhöhen, wodurch sie infolge der beschleunigten Abkühlung die Festigkeit und insbesondere die Kerbschlagzähigkeit der Stahlplatten von 101,6 mm für Druckgefäße verbessern konnten, vorausgesetzt allerdings, daß auf die Behandlung ein Spannungsfreiglühen oder Anlassen bei einer Temperatur von über 620⁰C erfolgte. Die obige B6handlung besteht jedoch in der Anwendung des Abspritzabschreckens innerhalb der Betriebstemperaturen von der Austenitbildung bis zur Zimmertemperatur, und das Gefüge des auf diese Weise erhaltenen Stahls zeigt nicht immer nur Perlit allein, also zum Unterschiede von der vorliegenden Erfindung, sondern das eines gehärteten Gefüges im Falle legierter Stähle, wobei die Kerbschlagzähigkeit des Stahls durch Härten und Anlassen verbessert wird. Außerdem sieht die obige Behandlung wegen des Abspritzabschreckens bis auf Zimmertemperatur nur ein Abkühlen unterhalb einer Temperatur von rund 705°C vor; auf ein Abkühlen bei verhältnismäßig hoher Temperatur, wie es die vorliegende Erfindung ins Auge faßt, wird dort nicht Bezug genommen. Demzufolge ist bei dem Abkühl-camp and RD S t ο ut in the Welding Journal, 37 (1958), No. 4, 160-8, and AI Rubin, JH Gr oss and RD Stout in the Welding Journal, 38 (1959), No. 4, 182-S , proposed the use of spray quenching for pressure vessel structural steels of large cross-section in order to increase the cooling rate, which, as a result of the accelerated cooling, could improve the strength and in particular the notched impact strength of the steel plates of 101.6 mm for pressure vessels, provided, however, that the treatment was followed by stress relief annealing or annealing was carried out at a temperature of about 620 ⁰ C. The above treatment, however, consists in the use of spray quenching within the operating temperatures from austenite formation to room temperature, and the structure of the steel obtained in this way does not always only show pearlite alone, i.e. in contrast to the present invention, but that of a hardened structure in the In the case of alloyed steels, where the notched impact strength of the steel is improved by hardening and tempering. In addition, because of the spray quenching to room temperature, the above treatment only provides for cooling below a temperature of around 705 ° C .; no reference is made to cooling at relatively high temperature as contemplated by the present invention. As a result, the cooling

809 597/300809 597/300

verfahren der vorliegenden Erfindung die Abkühlgeschwindigkeit bei erhöhter Temperatur so wichtig, daß der Betriebstemperaturbereich der Ferrit- und Perlitumwandlung sehr rasch durch beschleunigtes Abkühlen abgekühlt wird unter Bildung eines Gefüges von entweder feinem Ferrit und Perlit oder Ferrit, Perlit und etwas oberem Bainit. Hernach werden die Karbide dieses Gefüges durch Glühen bei niedriger Temperatur zu Sphäroidit umgewandelt.method of the present invention, the cooling rate so important at elevated temperature that the operating temperature range of the ferrite and Perlite transformation is cooled very quickly by accelerated cooling to form a structure of either fine ferrite and pearlite or ferrite, pearlite and some upper bainite. Afterwards the carbides of this structure are converted to spheroidite by annealing at low temperatures.

Die Temperatur, bei welcher die beschleunigte Abkühlung beendet ist, soll vorzugsweise bei etwa 700⁰C liegen. Bei Stahlplatten großen Querschnitts besteht jedoch ein Temperaturgefälle zwischen der Oberfläche der Platten und dem Kern derselben. So ist beispielsweise bei einer Stahlplatte von 50 mm Stärke die Temperatur an der Oberfläche um etwa 100 bis 150⁰C höher als im Kern derselben. Daraus ergibt sich, daß man die Oberfläche der StahlplatteThe temperature at which the accelerated cooling is finished should preferably be at about 700 ⁰ C. In the case of steel plates of large cross-section, however, there is a temperature gradient between the surface of the plates and the core of the same. For example, in the case of a steel plate with a thickness of 50 mm, the temperature on the surface is about 100 to 150 ^° C. higher than in the core of the same. It follows that you can see the surface of the steel plate

Bei der üblichen Wärmebehandlung; wie z. B. io auf eine Temperatur bis herunter zu 600° C kühlen beim Martempering und beim Austempering bzw. muß, um bei dem Kern derselben eine Temperatur der Zwischenstufenvergütung ist die Abkühlgeschwin- von 700⁰C zu erreichen. Vermutlich ist es schwer, digkeit zur Zeit des Abschreckens so erheblich viel an einer Stahlplatte einen Ausgleichvorgang vorschneller gegenüber der vorliegenden Erfindung, daß zunehmen, wenn die Temperatur der Oberfläche eine derartige Wärmebehandlung für die Weiter- i₅ derselben eine Höhe von 600° C erreicht hat, aber in behandlung bzw. Verarbeitung großer Baustahlquer- der Tat wird die Oberfläche infolge der hohen Tempeschnitte und von Stählen hoher Zugfestigkeit nicht ratur des Kerns wieder erhitzt, wodurch die Schwieriganwendbar ist. Bei der Zwischenstufenvergütung ist keit des Ausgleichvorganges vermieden wird,
das Gefüge des Stahls unmittelbar nach dem Härten Was den Temperaturbereich des Glühens beiWith the usual heat treatment; such as B. io to a temperature down to 600 ° C cool during martempering and Austempering or must, in order ^{to achieve a temperature of the intermediate tempering at the core of the same, the Kühlgeschwin- of 700 0} C is to be achieved. Presumably, it is difficult to speed the time of the quenching so significantly from the present invention that increase as the temperature of the surface of such a heat treatment for the further i ₅ of the same has reached a height of 600 ° C rash much to a steel plate compensation operation , but in the treatment or processing of large structural steel cross-sections, the surface is not heated again due to the high temperature cuts and steels with high tensile strength, which means that the difficulty is applicable. In the case of the interstage remuneration, the balancing process is avoided,
the structure of the steel immediately after hardening what the temperature range of annealing at

immer noch das des Austenits, welcher allmählich ₂o niedriger Temperatur anbelangt, so ist die Anlaßdurch die nachfolgende Haltetemperatur zu Bainit temperatur, wie sie von J. N. Gross, E. M. Kottumgeformt werden soll. Das Endziel richtet sich auf camp und R. D. S t ο u t in dem vorerwähnten die Bildung eines Gefüges, das in der Hauptsache Artikel vorgeschlagen wird, eine ziemlich hohe Tempeaus Bainit besteht. Weiterhin wird beim Martempering ratur, entweder rund 620⁰C oder rund 730⁰C, und der Stahl direkt auf eine Temperatur unterhalb der 25 damit gänzlich verschieden von der erfindungs-Ms-Temperatur abgeschreckt, um sich bei der kon- gemäßen Wärmebehandlungstechnik. Augenscheinstanten Temperatur in Martensit umwandeln, und lieh versprechen sich die Autoren Wirkungen vom wird dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, um die Abschrecken und vom Anlassen, jedoch werden bei Bildung von Martensit bei konstanter Temperatur dieser Art der Wärmebehandlung keine guten Ergebzu vollenden. 30 nisse erzielt, da der Stahl bei einer solch hohen Tempe-still that of austenite, which gradually reaches ₂ o lower temperature, the reason is the subsequent holding temperature to bainite temperature, as it is to be formed by JN Gross, EM Kott. The ultimate goal is to camp and RD S t o ut in the aforementioned the formation of a structure, which is proposed in the main article, consists of a fairly high tempeaus of bainite. Furthermore, either around 620 ⁰ C, or about 730 ⁰ C, and the steel is at Martempering temperature directly to a temperature below 25 thus entirely different from the quenched Inventive Ms temperature to be in con- proper heat treatment technology. The apparent constant temperature is converted into martensite, and the authors promise the effects of cooling down to room temperature for quenching and tempering, but if martensite is formed at a constant temperature, this type of heat treatment will not achieve good results. 30 nits achieved because the steel at such a high temperature

Die sogenannte »Mar-Abschreckvergütung« ist ein ratur spröde wird. Die Kerbschlagzähigkeit von Verfahren, bei welchem der Stahl auf einer Tempe- Stahl wird also durch die Behandlung bei einer ratur unmittelbar über Ms gehalten wird, bis der Temperatur von entweder über 650 oder unterhalb ganze Querschnitt desselben die gleiche Temperatur 350° C nicht verbessert. Insbesondere wird bei einer erreicht hat, worauf der Stahl in Luft gekühlt wird, 35 Temperatur von über 650⁰C die statische Festigkeit um die Ar-Umwandlung allmählich vorzunehmen. von Stahl gesenkt. Demzufolge handelt es sich beiThe so-called "Mar deterrent remuneration" is a raturly brittle one. The notched impact strength of processes in which the steel on a temperature steel is kept by the treatment at a temperature just above Ms until the temperature of either above 650 or below the whole cross-section of the same temperature does not improve 350 ° C. In particular, when the steel is cooled in air, a temperature of over 650 ^° C. is reached, the static strength to gradually undertake the Ar conversion. lowered by steel. Accordingly, it is

dem Glühen bei niedriger Temperatur gemäß der vorliegenden Erfindung um den Temperaturbereich zwischen 350 und 650° C.the low temperature annealing according to the present invention by the temperature range between 350 and 650 ° C.

Das erfindungsgemäße Wärmebehandlungsverfahren kann mit guter Wirkung bei fast allen Arten von Baustählen Anwendung finden und wegen der Art der Wärmebehandlung insbesondere für ein Stahlgefüge mit mehr als 50% Perlit + Ferrit (zuzüglichThe heat treatment method according to the invention can be used with good effect on almost all types of Structural steels are used and because of the type of heat treatment in particular for a steel structure with more than 50% pearlite + ferrite (plus

neuartige Wärmebehandlungstechnik, nämlich 45 eines sehr geringen Anteils oberen Bainits). Demein Glühen bei niedriger Temperatur nach dem zufolge kann sich die chemische Zusammensetzung beschleunigten Abkühlen, herbeigeführten Wirkungen des Stahls innerhalb der folgenden Grenzen halten: sind vermutlich zurückzuführen auf ein Freiglühen C unter 0,30%, Si unter 0,50%, Mn unter 1,50%, der Abkühlspannungen infolge der beschleunigten sonstige Legierungselemente nach Belieben. Wenn Abkühlung, auf das feine Perlitgefüge, die Sphäroidi- 50 die erfindungsgemäße Wärmebehandlung auf die sierung des oberen Bainitgefüges, die Erscheinung verbesserten Stähle des Mn-Si-Typs mit der hohen der Ferrit-Wiederherstellung sowie die Ausfällung Zugfestigkeit von mehr als 60 kg/mm² angewandt von Nitriden und Karbiden. wird, ist die dabei erhaltene Wirkung erstaunlich.novel heat treatment technique, namely 45 a very small proportion of upper bainite). The low temperature annealing after which the chemical composition accelerated cooling, induced effects of the steel can be kept within the following limits: are probably due to a free annealing C below 0.30%, Si below 0.50%, Mn below 1, 50% of the cooling stresses due to the accelerated other alloying elements at will. When cooling, on the fine pearlite structure, the spheroidi- 50 the heat treatment according to the invention on the ization of the upper bainite structure, the appearance of improved steels of the Mn-Si type with the high ferrite recovery and the precipitation tensile strength of more than 60 kg / mm ² applied by nitrides and carbides. the effect obtained is astonishing.

Der Bereich der Temperaturen beschleunigter Ab- Durch diese Wärmebehandlung kann sowohl die kühlung liegt vorzugsweise zwischen den Umwand- 55 Kerbschlagzähigkeit als auch die Dehnbarkeit des lungspunkten Ar₃ und Ar₁, jedoch werden die erfin- Stahls verbessert werden, wie es die erhebliche Eindungsgemäßen Wirkungen erreicht, wenn der Stahl schnürung und Dehnung zeigen. Ferner ist auch eine von einer erhöhten Temperatur aus von über Ar₃ mit Zunahme des Streckverhältnisses infolge der Zunahme Wasser abgeschreckt wird, vorausgesetzt, daß die der Streckgrenze überraschend gut. Durch das Glühen Temperatur des abschließenden Auswalzens oder 60 bei einer gewählten niedrigen Temperatur ist eine Erhitzens hoch ist. Vom wirtschaftlichen Standpunkt Erzeugung von Baustählen mit ausgezeichneten me-The range of temperatures accelerated by this heat treatment, both the cooling is preferably between the notch impact strength and the ductility of the Ar ₃ and Ar _{1 points} , but the invention steel will be improved as it achieves the considerable effects according to the invention when the steel shows lacing and stretching. Further, one is also quenched from an elevated temperature of over Ar ₃ with an increase in the stretching ratio due to the increase in water, provided that that of the yield strength is surprisingly good. By the annealing temperature of the final rolling or 60 at a chosen low temperature a heating is high. From an economic point of view, production of structural steels with excellent me-

Das Gefüge eines auf solche Weise behandelten Stahls besteht daher aus Martensit. Eine Wärmebehandlung mit anschließendem Anlassen nennt man die »Mar-Abschreck-Anlaß-Behandlung«.The structure of a steel treated in this way therefore consists of martensite. A heat treatment with subsequent tempering is called the "Mar-deterrent-occasion treatment".

Demzufolge dürfte es klar sein, daß die obenerwähnten bisherigen Wärmebehandlungsverfahren grundlegend verschieden sind von der Wärmebehandlung gemäß vorliegender Erfindung. Die durch dieAccordingly, it should be clear that the above-mentioned previous heat treatment methods are fundamentally different from the heat treatment according to the present invention. By the

aus gesehen ist ein Abschrecken mit Wasser von einer Temperatur von über 120⁰C aus kaum angängig. Weiterhin sind die Vorzüge der vorliegenden Erfindung schwerlich zu erreichen, wenn der Stahl nicht einer beschleunigten Abkühlung um etwa 100" C innerhalb des Temperaturbereiches der Umwandlungspunkte Ar₃ und Ar_x unterzogen wird.From this point of view, quenching with water from a temperature of over 120 ^° C. is hardly feasible. Furthermore, the benefits of the present invention are difficult to achieve unless the steel is subjected to accelerated cooling by about 100 "C within the temperature range of the transformation points Ar ₃ and Ar _x .

physikalischen Eigenschaften in Maßstab durchaus möglich undphysical properties in scale quite possible and

chanischen und
fabrikatorischem
ausführbar.chanical and
manufacturing
executable.

Die Auswirkungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgenden Beispiele im Zusammenhang mit den dazugehörigen Schaubüdern erläutert.The effects and advantages of the present invention are illustrated by the following examples explained in connection with the associated show brothers.

Die Fig. 1 bis 6 sind Schaubilder für die Anwendung der Erfindung auf niedrig legierte Baustähle.Figures 1 through 6 are graphs for applying the invention to low alloy structural steels.

F i g. 1 zeigt die Einwirkung eines Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: 1 Stunde) auf die statischen mechanischen Eigenschaften von Walzstahl, der einem beschleunigten Abkühlen (900 bis 700° C — um 3⁰C je Sekunde) unterzogen wurde.F i g. 1, the effect of an annealing at a low temperature shows (residence time: 1 hour) to the static mechanical properties of rolled steel, the accelerated cooling (900 to 700 ° C - ⁰ to 3 C per second) has been subjected.

Die F i g. 2-1 und 2-2 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer:The F i g. 2-1 and 2-2 show the effect of glowing at low temperature (dwell time:

1 Stunde, dann Abkühlen in Luft) auf die Ergebnisse des Kommerei- und des Kinzel-Tests bei einem Walzstahl, der dem Normalglühen bei einer Temperatur von 910⁰C auf die .Dauer einer Stunde und dann dem beschleunigten Abkühlen (900 bis 700⁰C — um 3°C je Sekunde) unterworfen wurde.1 hour, then cooling in air) to the results of Kommerei- and Kinzel tests in a rolling steel subjected to normal annealing at a temperature of 910 ⁰ C to the .Dauer one hour and then the accelerated cooling (900-700 ⁰ C. - by 3 ° C per second).

Die Fig. 8-1, 8-2 und 8-3 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: 1 Stunde) auf die statischen mechanischenFigures 8-1, 8-2 and 8-3 show the action of annealing at low temperature (residence time: 1 hour) on the static mechanical

1 Stunde) auf die Ergebnisse des Charpy-Kerbschlag- io Eigenschaften der Walzstähle Nr. 5, 6 und 7, die1 hour) on the results of the Charpy impact properties of the rolled steels No. 5, 6 and 7, the

einem beschleunigten Abkühlen unterworfen worden waren.had been subjected to accelerated cooling.

Die F i g. 9-1 und 9-2 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer:The F i g. 9-1 and 9-2 show the effect of glowing at low temperature (dwell time:

,
unterworfen waren.,
were subject.

Die F i g. 10 zeigt die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur auf die statischen mechah f h hThe F i g. Figure 10 shows the effect of low temperature annealing on the static mechah f h h

tests bzw. des Faserbruches bei Walzstählen, die einer beschleunigten Abkühlung (900 bis 700°C — um 3⁰C je Sekunde) unterworfen wurden.tests or the fiber break for rolled steels, which accelerated cooling (900 to 700 ° C - ⁰ to 3 C per second) were subjected.

Die F i g. 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Ver- 15 1 Stunde) auf die Kerbschlagzähigkeit der Walzweildauer: 1 Stunde) auf die statischen mechanischen stähle Nr. 6 und 7, die einem beschleunigten Abkühlen Eigenschaften der Walzstähle Nr. 1, 2, 3 und 4,
welche dem Normalglühen (900⁰C — 1 Stunde)
sowie der beschleunigten Abkühlung (900 bis
700⁰C — um 3°C je Sekunde) unterworfen wurden. 20 nischen Eigenschaften des Walzstahls Nr. 8, welcherThe F i g. 3-1, 3-2, 3-3 and 3-4 show the effect of annealing at low temperature (15 1 hour) on the notched impact strength of the whale two-part duration: 1 hour) on the static mechanical steels No. 6 and 7, the accelerated cooling properties of rolled steels No. 1, 2, 3 and 4,
which to normalizing (900 ⁰ C - 1 hour)
as well as accelerated cooling (900 to
700 ⁰ C - around 3 ° C per second) were subjected. 20 niche properties of rolled steel No. 8, which

Die Fig. 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 zeigen die Ein- dem Normalglühen (910⁰C — 1 Stunde) und dann wirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Ver- dem beschleunigten Abkühlen (900 bis 700⁰C — um weildauer: 1 Stunde) auf die Kerbschlagzähigkeit der 3⁰C je Sekunde) unterworfen worden war.
Walzstähle Nr. 1, 2, 3 und 4, welche dem Normal- Die Fig. 11-1 und 11-2 zeigen die EinwirkungFigures 4-1, 4-2, 4-3 and 4-4 show the input normalizing (910 ⁰ C - 1 hour). And effective annealing at low temperature (supply the accelerated cooling (900-700 ⁰ C - to because duration: 1 hour) to the notched impact strength of the 3 ⁰ C per second) had been subjected.
Rolled steels No. 1, 2, 3 and 4, which correspond to the normal. Figs. 11-1 and 11-2 show the action

glühen (900° C — 1 Stunde) und später dem beschleu-25 des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweilnigten Abkühlen (900 bis 700°C — um 3°C je Se- dauer: 1 Stunde) auf die Kerbschlagzähigkeit des künde) unterworfen wurden. Walzstahls Nr. 8, welcher den gleichen Wärme-annealing (900 ° C - 1 hour) and later the accelerated annealing at low temperature (lingering Cool down (900 to 700 ° C - by 3 ° C per duration: 1 hour) to the notched impact strength of the customer) were subjected. Rolled steel No. 8, which has the same heat

Die Fig. 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 zeigen die Ein- behandlungen wie oben unterworfen worden war. wirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Ver- Die Fig. 12-1 und 12-2 zeigen die EinwirkungFigs. 5-1, 5-2, 5-3 and 5-4 show the treatments as had been submitted above. effect of annealing at low temperature (Fig. 12-1 and 12-2 show the effect

weildauer: 1 Stunde) auf den Faserbruch der Walz- 30 des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: stähle Nr. 1, 2, 3 und 4, welche ebenfalls den obigen 1 Stunde) auf die Ubergangstemperaturen Trs bzw. Wärmebehandlungen unterworfen worden waren.dwell time: 1 hour) on the fiber breakage of the rolling 30 of annealing at low temperature (dwell time: steels No. 1, 2, 3 and 4, which also the above 1 hour) had been subjected to the transition temperatures Trs or heat treatments.

Die Fig. 6-1, 6-2, 6-3 und 6-4 zeigen die Einwirkung des Glühens bei niedriger Temperatur (Verweildauer: 1 Stunde) auf die Ubergangstemperaturen Tr 15 bzw. Trs bei den Walzstählen Nr. 1, 2, 3 und 4, welche ebenfalls den obigen Wärmebehandlungen unterworfen worden waren.6-1, 6-2, 6-3 and 6-4 show the effect of annealing at low temperature (residence time: 1 hour) on the transition temperatures Tr 15 and Trs, respectively, in the case of rolled steels No. 1, 2, 3 and 4, which were also subjected to the above heat treatments.

Die Fig. 7 bis 12 sind Schaubilder für die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf gewöhn- 40 behandlungstechnik auf niedrig legierte Baustähle liehe Baustähle. einschließlich der Stähle hoher Zugfestigkeit erhältFigures 7 through 12 are application diagrams of the present invention on customary treatment technology on low-alloy structural steels borrowed structural steels. including the steels of high tensile strength

Die F i g. 7-1 und 7-2 zeigen die Einwirkung des man sehr viel bessere Ergebnisse als bei der Anwen-Glühens bei niedriger Temperatur (500⁰C auf dung auf gewöhnliche Baustähle.The F i g. 7-1 and 7-2 show the action of one very much better results than with the application annealing at low temperature (500 ⁰ C on manure on common structural steels.

Tabelle 1
Chemische Analyse der zu testenden niedrig legierten BaustähleTable 1
Chemical analysis of the low-alloy structural steels to be tested

Tr 15 bei dem Walzstahl Nr. 8, welcher den gleichen Wärmebehandlungen wie oben unterworfen worden war. Tr 15 in the rolled steel No. 8 which was subjected to the same heat treatments as above.

I. Die Anwendung der Erfindung auf niedrigI. Application of the invention to low

legierte Baustähle einschließlich der Stähle hoheralloyed structural steels including high steels

Zugfestigkeittensile strenght

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Wärme-When using the heat according to the invention

Stahlplatte
20 mm starksteel plate
20 mm thick CC. MnMn SiSi PP. SS. CuCu TiTi CrCr NiNi MoMon VV Al
löslichAl
soluble Al
unlöslichAl
insoluble 11 0,150.15 1,201.20 0,350.35 0,0090.009 0,0170.017 0,080.08 —- 0,200.20 0,530.53 —- '—-'--- 0,0200.020 0,0090.009 22 0,130.13 1,081.08 0,420.42 0,0090.009 0,0110.011 0,070.07 0,0140.014 0,240.24 0,120.12 0,160.16 0,090.09 0,0340.034 0,0060.006 33 0,130.13 1,111.11 0,340.34 0,0100.010 0,0110.011 0,070.07 0,0090.009 0,030.03 0,610.61 0,120.12 0,120.12 0,0400.040 0,0100.010 44th 0,170.17 1,161.16 0,430.43 0,0160.016 0,0070.007 0,070.07 0,0060.006 0,210.21 0,610.61 0,090.09 0,090.09 0,0500.050 0,0170.017

Tabelle 2Table 2

Mechanische Eigenschaften der zu testenden
niedrig legierten BaustähleMechanical properties of the
low alloy steels

Mechanische EigenschaftenMechanical properties Streck
grenzeStretch
border im gewalzt
Zug
festigkeitim rolled
train
strength en Zustand
Dehnungen state
strain Streck
verhältnisStretch
relationship Stahlplatte
20 mm starksteel plate
20 mm thick kg/mm² kg / mm ² kg/mm² kg / mm ² %% %% 39,539.5 62,162.1 25,725.7 63,663.6 11 51,151.1 67,267.2 18,818.8 76,076.0 22 38,938.9 72,972.9 17,317.3 53,453.4 33 57,957.9 78,878.8 18,018.0 73,573.5 44th

Wendet man das Glühen bei niedriger Temperatur bei den Stahlplatten 1, 2, 3 und 4 von der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften, wie sie in den Tabellen 1 und 2 angeführt sind, an, ohne nach dem abschließenden Walzvorgang zu dem beschleunigten Abkühlen zu schreiten, dann ist eine Zunahme der Kerbschlagzähigkeit nicht zu bemerken. Werden jedoch diese Stähle nach dem Walzen dem beschleunigten Abkühlen (900 bis 700° C: — um 30° C je Sekunde) und dann dem Glühen bei niedriger Temperatur unterzogen, dann werden Streckgrenze und Dehnung des Stahls Nr. 1 verbessert, wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist. EbensoIf one turns the low temperature annealing of steel plates 1, 2, 3 and 4 from the chemical one Composition and mechanical properties as listed in Tables 1 and 2 are on without proceeding to the accelerated cooling after the final rolling process, then an increase in the notched impact strength is not noticeable. However, these steels after the Rolling accelerated cooling (900 to 700 ° C: - by 30 ° C per second) and then annealing subjected to low temperature, then the yield strength and elongation of steel No. 1 are improved, as shown in FIG. 1 can be seen. as well

sieht man, daß die Ubergangstemperaturen des Stahls nach dem Glühen bei niedriger Temperatur nach der Seite der niedrigen Temperatur zu verschoben werden. Wie aus den F i g. 2-1 und 2-2 ersichtlich ist, werden die Charpy-Kerbschlagwerte bei einem Anstieg der Glühtemperaturen verbessert, und gleichzeitig neigen bei einem Anstieg der Kerbschlagwerte die Faserbrüche zu einer Zunahme. Eine Erhöhung der Kerbschlagzähigkeit des Stahls, der nach dem Walzen einer beschleunigten Abkühlung und dann gemäß vorliegender Erfindung einem Glühen bei niedriger Temperatur unterzogen wurde, ist so unverkennbar, daß die erfindungsgemäße Wärmebehandlungstechnik mit Vorteil für die Erzeugung von Stählen hoher Zugfestigkeit verwendet werden kann. Bei dem vorliegenden Test beläuft sich die Dauer des Glühens auf 1 Stunde; in der Praxis muß je nach der höheren oder niedrigeren Temperatur ein geeigneter Zeitraum für das Glühen gewählt werden. Außerdem ist eine verhältnismäßig niedrige Glühtemperatur für einen längeren Zeitraum aus wirtschaftlichen Gründen nicht erwünscht und obendrein auch nicht zweckmäßig. Werden die Stähle nach dem Normalglühen der beschleunigten Abkühlung und dann dem Glühen bei niedriger Temperatur unterworfen, dann ist eine Zunahme der Streckgrenze, d. h. eine Zunahme des Streckverhältnisses, und ebenso eine Zunahme der Dehnung und der Einschnürung durch das Glühen bei niedriger Temperatur, wie es in den Fig. 3-1, 3-2, 3-3 und 3-4 dargestellt ist, kennzeichnend. Man ersieht hieraus deutlich, daß man bei einem Glühen bei niedriger Temperatur gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Werte für die statischen mechanischen Eigenschaften erhält. Hinsichtlich der Änderung der Kerbschlagzähigkeit nach dem Charpy-Test, wie sie in den F i g. 4-1, 4-2, 4-3 und 4-4 dargestellt ist, ist zu bemerken, daß der Wert von etwa 5 mkg/cm² bei einer Temperatur von 0⁰C nach dem beschleunigten Abkühlen auf mehr als 20 mkg/cm² nach dem Glühen bei niedriger Temperatur anstieg, was eine unerwartete Verbesserung bedeutet. Es führt also die Wirkung des beschleunigten Abkühlens allein oder des Glühens bei niedriger Temperatur allein nicht zu einer wesentlichen Verbesserung, dagegen ist die Wirkung des beschleunigten Abkühlens kombiniert mit einem Glühen bei niedriger Temperatur ausgesprochen hoch. Eine ähnliche Tendenz besteht auch in der Beziehung zwischen dem faserigen Bruch und der Glühtemperatur, wie aus den Fig. 5-1, 5-2, 5-3 und 5-4 hervorgeht. Weiterhin sind die Tr 15 — und Tr s — Ubergangstemperaturen, bei welchen der Charpy-Kerbschlagwert auf unter 2,6 mkg/cm² und der faserige Bruch auf weniger als 50% absinkt, für diese Stähle in den F i g. 6-1,6-2,6-3 und 6-4 aufgezeichnet, woraus man deutlich sieht, daß die Kerbschlagzähigkeit durch das erfindungsgemäße Glühen bei niedriger Temperatur verbessert wird.it can be seen that the transition temperatures of the steel after the low-temperature annealing are shifted toward the low-temperature side. As shown in FIGS. 2-1 and 2-2, the Charpy impact values are improved as the annealing temperatures increase, and at the same time, as the impact values increase, the fiber breaks tend to increase. An increase in the notched impact strength of the steel which, after rolling, was subjected to accelerated cooling and then, according to the present invention, to annealing at low temperature, is so unmistakable that the heat treatment technique according to the invention can be used to advantage for the production of steels with high tensile strength. In the present test, the glow time is 1 hour; in practice, depending on the higher or lower temperature, a suitable time for the annealing must be selected. In addition, a relatively low annealing temperature for a relatively long period of time is not desirable for economic reasons and, on top of that, is also not expedient. If the steels are subjected to accelerated cooling and then to the low temperature annealing after normalizing, there is an increase in the yield strength, that is, an increase in the stretching ratio, and also an increase in elongation and necking due to the low temperature annealing, as shown in FIG Figures 3-1, 3-2, 3-3 and 3-4, indicative. It can clearly be seen that a low temperature anneal in accordance with the teachings of the present invention provides excellent static mechanical properties. With regard to the change in the notched impact strength according to the Charpy test, as shown in FIGS. 4-1, 4-2, 4-3 and 4-4, it should be noted that the value of about 5 mkg / cm ² at a temperature of 0 ^° C. after accelerated cooling to more than 20 mkg / cm ^{2 increased} after the low temperature annealing, which is an unexpected improvement. Thus, the accelerated cooling effect alone or the low temperature annealing alone does not bring about any substantial improvement, whereas the accelerated cooling effect combined with the low temperature annealing is extremely high. A similar tendency also exists in the relationship between the fibrous breakage and the annealing temperature, as shown in Figs. 5-1, 5-2, 5-3 and 5-4. Furthermore, the Tr 15 and Tr s transition temperatures, at which the Charpy notched impact value ^{drops to below 2.6 mkg / cm 2} and the fibrous fracture to less than 50%, are shown for these steels in FIGS. 6-1,6-2,6-3 and 6-4, from which it is clearly seen that the impact strength is improved by the low temperature annealing of the present invention.

Nun soll eine Anwendung dieser neuartigen Wärmebehandlung auf Stähle hoher Zugfestigkeit betrachtet werden. Diese Stähle haben eine Zugfestigkeit von 60 kg/mm² und eine Streckgrenze von etwa 40 kg/mm², was den Normvorschriften für einen Stahl hoher Zugfestigkeit entspricht. Nun beläuft sich aber der Charpy-Kerbschlagwert dieser Stähle nur auf mehrere mkg/cm²,· was nicht zufriedenstellend ist; er wird aber durch das erfindungsgemäße Glühen bei niedriger Temperatur erheblich erhöht, wobei man dann einen Stahl hoher Kerbschlagzähigkeit mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erhält.An application of this new type of heat treatment to steels with high tensile strength will now be considered. These steels have a tensile strength of 60 kg / mm ² and a yield strength of about 40 kg / mm ² , which corresponds to the standard requirements for a steel with high tensile strength. Now, however, the Charpy notched impact value of these steels is only several mkg / cm ² , which is not satisfactory; however, it is considerably increased by the low-temperature annealing according to the invention, in which case a steel with high notched impact strength and excellent mechanical properties is obtained.

Übrigens ist in den Transactions of the Institute of Welding, Dezember 1953, S. 154 bis 166, ein Berieht über die Schweißbarkeit von Baustählen hoher Zugfestigkeit des britischen Hüttenmannes L. R e e ν e abgedruckt; danach erfolgt bei der Erzeugung eines Stahls mit der hohen Zugfestigkeit von etwa 60 kg/mm² nach dem Auswalzen oder nach dem Normalglühen ein Anlassen bei der Temperatur von 65O⁰C. Die in diesem Bericht erwähnte Wärmebehandlung ist jedoch eine Kombination schon bekannter Verfahren. Die vorliegende Erfindung dagegen faßt die Wirkung des beschleunigten Abkühlens bei einer Zwischenabkühlgeschwindigkeit ins Auge, mit anderen Worten die Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit und der Dehnbarkeit infolge der Bildung feinen Ferrits und Perlite, die Wirkung des Wiederherstellungsphänomens und des Spannungsfreiglühens infolge des Glühens bei niedriger Temperatur sowie weitere ausgezeichnete Effekte, die durch die Umwandlung des Mikrogefüges zustande kommen.Incidentally, in the Transactions of the Institute of Welding, December 1953, pp. 154 to 166, a report on the weldability of structural steels with high tensile strength by the British metalworker L. R ee ν e is printed; thereafter, a steel having high tensile strength of about 60 kg / takes place in the generation mm ² after rolling or after the normalizing annealing at the temperature of 65O ⁰ C. The mentioned in this report, heat treatment, however, is a combination of already known procedures. On the other hand, the present invention contemplates the effect of accelerated cooling at an intermediate cooling rate, in other words, the improvement in impact strength and ductility due to the formation of fine ferrite and pearlite, the effect of the recovery phenomenon and stress relief annealing due to the low temperature annealing, and other excellent ones Effects that come about through the transformation of the microstructure.

Man kann also nach dem neuartigen erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahren einen Stahl hoher Kerbschlagzähigkeit erhalten, was durch bloßes Anlassen nach dem Walzen oder dem Normalglühen nicht möglich war. Die Stähle Nr. 1, 2, 3 und 4 sind Beispiele für die erfindungsgemäßen Verbesserungen, und die denselben verliehenen mechanischen Eigenschäften konnten bisher nur durch Härte- und Anlaßvorgänge erzielt werden. Angesichts der obenerwähnten Vorteile ist es wohl klar, daß die erfindungsgemäße Wärmebehandlung einen überraschenden Erfolg bei der Herstellung von Stählen mit derSo you can use the novel heat treatment process according to the invention, a steel high notched impact strength, which can be achieved by simply tempering after rolling or normalizing was not possible. Steels No. 1, 2, 3 and 4 are examples of the improvements according to the invention, and the mechanical properties bestowed on them could only be achieved by hardness and Starting operations can be achieved. In view of the advantages mentioned above, it is clear that the inventive A surprising success in the manufacture of steels with the heat treatment

hohen Zugfestigkeit von mehr als 50 kg/mm² haben kann.high tensile strength of more than 50 kg / mm ² .

Hinsichtlich der Schweißbarkeit des nach der vorliegenden Erfindung vergüteten bzw. wärmebehandelten Stahls ist zu bemerken, daß beim Kommerel-Test, wie aus der F i g. 7-1 hervorgeht, bei der Temperatur von 6O⁰C keine Rißbildung auftritt, während beim Kinzel-Test bei der Temperatur von — 6O⁰C die horizontale Schrumpfung einen Wert von etwa 1% aufweist.With regard to the weldability of the steel quenched and tempered or heat-treated according to the present invention, it should be noted that in the Kommerel test, as shown in FIG. 7-1 can be seen, no cracking occurs at the temperature of 6O ⁰ C, while in Kinzel test at the temperature of - 6O ⁰ C, the horizontal shrinkage has a value of about 1%.

Tabelle 3
Testergebnisse der I.I.W.-Schweiß-MaximalhärteTable 3
Test results of the IIW maximum welding hardness

Stahlstole

Nr.No.

3 43 4th

Grundmetallhärte
HVBase metal hardness
HV

Normalisiert,
beschleunigtNormalized,
accelerated

gekühlt
und geglühtchilled
and annealed

201
247
262201
247
262

Maximale Härte in dem von derMaximum hardness in that of the

Hitze erfaßten QuerschnittHeat detected cross section

RVRV

Normalisiert,Normalized,

beschleunigtaccelerated

gekühlt und beichilled and at

500⁰C 1 Stunde500 ⁰ C 1 hour

lang geglühltlong glowed

306
333
376306
333
376

NormalisiertNormalized

undand

beschleunigt
gekühltaccelerated
chilled

314
348
401314
348
401

Die Testergebnisse des I.I.W.-Schweiß-Maximalhärtetests mit den Stählen Nr. 2, 3 und 4 sind in der vorstehenden Tabelle 3 angeführt, woraus hervorgeht, daß die Maximalhärte an der Schweißstelle des Stahls, welcher einem Glühen bei niedriger Temperatur unterzogen wurde, niedriger ist als bei dem Stahl, welcher lediglich beschleunigt gekühlt wurde, was ebenfalls beweist, daß die Schweißbarkeit desThe test results of the I.I.W. maximum sweat hardness test with steels No. 2, 3 and 4 are listed in the above table 3, from which it can be seen that the maximum hardness at the weld point of the steel, which is a low temperature annealing was subjected to, is lower than with the steel, which was cooled only accelerated, which also proves that the weldability of the

ersteren besser ist als die des letzteren. Außerdem beläuft sich die Maximalhärte selbst bei dem Stahl Nr. 4 mit einer Zugfestigkeit von etwa 80 kg/mm² auf 376. Demzufolge ist die Schweißbarkeit dieser Stähle so ausgezeichnet, daß man dieselbe bei der Beurteilung der mechanischen Eigenschaften un-the former is better than that of the latter. In addition, the maximum hardness even for steel No. 4 with a tensile strength of about 80 kg / mm ² is 376. As a result, the weldability of these steels is so excellent that the same can be used when assessing the mechanical properties.

1010

bedingt in Betracht ziehen muß. Es geht also aus den Testergebnissen über die Schweißbarkeit der Stähle deutlich hervor, daß die erfindungsgemäße Wärmebehandlung bei der Erzeugung eines Stahles hoher Zugfestigkeit und hoher Kerbschlagzähigkeit von sehr großer Wirkung ist.must take into account conditionally. So it goes from the test results about the weldability of the steels clearly shows that the heat treatment according to the invention in the production of a steel is higher Tensile strength and high notched impact strength is of very great effect.

Tabelle 4 Chemische Analysen der Stähle WEL-TEN 60 der Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.Table 4 Chemical analyzes of the WEL-TEN 60 steels from Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.

Stahlstole CC. SiSi MnMn PP. SS. CrCr NiNi VV A
BA.
B. 0,16
0160.16
016 0,55
0 550.55
0 55 1,30
1 301.30
1 30 0,04
0040.04
004 0,04
0040.04
004 0,40
0 400.40
0 40 060060 0,15
0150.15
015

Tabelle 5Table 5

Mechanische EigenschaftenMechanical properties

eines WEL-TEN-60-Stahls dera WEL-TEN-60 steel from

Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.

Streck
grenze
kg/mm² Stretch
border
kg / mm ² Zug
festigkeit
kg/mm² train
strength
kg / mm ² Dehnung:
CL = 200
0/
/0 Strain:
CL = 200
0 /
/ 0 Charpy-Test
Kerbschlag
V-Kerbe
mkg/cm² Charpy test
Notched impact
V-notch
mkg / cm ² über 46over 46 über 60over 60 über 16over 16 über 6,0
(0⁰C)over 6.0
(0 ⁰ C)

Tabelle 6Table 6

Testergebnisse der mechanischen EigenschaftenMechanical properties test results

und der Schweißbarkeit von WEL-TEN-60-Stählen der Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.and the weldability of WEL-TEN-60 steels from Yawata Iron & Steel Comp., Ltd.

Stahlstole StreckStretch Zugtrain Dehnung:Strain: Charpy-TestCharpy test Nr.No. grenzeborder festigkeitstrength GL = 200GL = 200 V-KerbeV-notch kg/mm² kg / mm ² kg/mm² kg / mm ² %% mkg/cm² mkg / cm ² 11 49,249.2 60,960.9 23,523.5 23,523.5 22 52,952.9 63,963.9 22,022.0 27,227.2 33 56,756.7 68,568.5 19,519.5 22,022.0

Maximalhärte Maximum hardness

I.I.W HVI.I.W HV

Belastung:Load:

10 kg10 kg

339339

336
348336
348

Kommerei-Test
+ 20''C (-30X)Kommerei test
+ 20``C (-30X)

Winkel des
AnrißbeginnsAngle of
Start of the crack

> 120° (90)> 120 ° (90)

> 120° (80)> 120 ° (80)

> 120° (60)> 120 ° (60)

Winkel des
BiegebruchsAngle of
Bending failure

> 120° (120)> 120 ° (120)

> 120° (120)> 120 ° (120)

> 120° (75)> 120 ° (75)

Tekken-Test RißbildungTekken test cracking

in%,in%,

magnetische Prüfungmagnetic test

0 00 0

Eine Anwendung des neuartigen erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahrens auf den Stahl WEL-TEN 60 mit der hohen Zugfestigkeit von 60 kg/mm², einem neuen Produkt der Yawata Iron & Steel Company, Ltd., wird nachstehend beschrieben. An application of the novel heat treatment method according to the invention to the steel WEL-TEN 60 with the high tensile strength of 60 kg / mm ² , a new product of Yawata Iron & Steel Company, Ltd., is described below.

Eine vorläufige Übersicht der chemischen Analyse und der mechanischen Eigenschaften der WEL-TEN-60-Stähle findet sich in den vorstehenden Tabellen 4 und 5. Trotz der geringen Anteile an Legierungselementen hat der Stahl doch eine Zugfestigkeit von mehr als 60 kg/mm² und besitzt eine ausgezeichnete Schweißbarkeit.A preliminary overview of the chemical analysis and the mechanical properties of the WEL-TEN-60 steels can be found in Tables 4 and 5 above. Despite the low proportion of alloying elements, the steel nevertheless has a tensile strength of more than 60 kg / mm ² excellent weldability.

Der Stahl WEL-TEN 60 wird hergestellt in einem Wärmebehandlungsverfahren, wobei zunächst ein Stahlausgangsmaterial nach dem Normalglühen bei einer Temperatur von 950⁰C einem beschleunigten Abkühlen ausgesetzt wird, und zwar um etwa 5° C je Sekunde innerhalb eines Temperaturbereiches von 900 bis 650⁰C, worauf das Material in Luft gekühlt und schließlich bei einer Temperatur von 45O⁰C geglüht wird. Die Testergebnisse für die mechanischen Eigenschaften und die Schweißbarkeit des so behandelten Stahls sind in der Tabelle 6 angegeben. Wie aus der letzteren deutlich hervorgeht, ist trotz der hohen Zugfestigkeit von mehr als 60 kg/mm² für den WEL-TEN-60-Stahl, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütet wurde, der Charpy-Kerbschlagtestwert bei 0⁰C auf einer Höhe von mehr als 20 mkg/cm², was ein Beweis für die hohe Kerbschlagzähigkeit ist. Bisher glaubte man, daß eine derart hohe Kerbschlagzähigkeit nur durch Härten und Anlassen erreicht werden konnte. Daß diesem Stahl mit einem Gefüge aus feinem Ferrit und Perlit solche ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften verliehen werden konnten, ist der neuartigen, auf neuen Gedanken beruhenden erfindungsgemäßen Wärmebehandlungstechnik zu verdanken.The steel WEL-TEN 60 is produced in a heat treatment process, wherein first a steel starting material after normalizing is subjected at a temperature of 950 ⁰ C an accelerated cooling, and by about 5 ° C per second within a temperature range 900-650 ⁰ C. , whereupon the material in air cooled, and finally annealed at a temperature of 45O ⁰ C. The test results for the mechanical properties and weldability of the steel thus treated are shown in Table 6. As can be clearly seen from the latter, despite the high tensile strength of more than 60 kg / mm ² for the WEL-TEN-60 steel, which was tempered according to the method according to the invention, the Charpy notched impact test value at 0 ^° C. is at a level of more than 20 mkg / cm ² , which is evidence of the high impact strength. It was previously believed that such a high impact strength could only be achieved by hardening and tempering. The fact that this steel with a structure of fine ferrite and pearlite could be given such excellent mechanical properties is thanks to the novel heat treatment technique according to the invention, which is based on new ideas.

45 II. Anwendung der vorliegenden Erfindung auf
gewöhnliche Baustähle45 II. Application of the present invention to
ordinary structural steels

Einige Muster gewöhnlicher Baustähle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütet wurden, sind nachstehend angegeben. Die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Stähle, die nach dem Wateten einem beschleunigten Abkühlen unterzogen wurden, sind in den Tabellen 7 und 8 angeführt:Some samples of common structural steels that have been tempered according to the method according to the invention, are given below. The chemical composition and mechanical properties of the steels that were subjected to accelerated cooling after wading are shown in Tables 7 and 8 listed:

Tabelle 7Table 7

Chemische Analyse der zu testenden
gewöhnlichen BaustähleChemical analysis of the test
ordinary structural steels

Stahlstole CC. MnMn SiSi ρρ SS. Nr.No. 0,130.13 1,081.08 0,250.25 0,0170.017 0,0160.016 55 0,130.13 1,361.36 0,380.38 0,0160.016 0,0160.016 66th 0,120.12 0,820.82 0,220.22 0,0140.014 0,0250.025 77th 0,120.12 0,840.84 0,240.24 0,0140.014 0,0180.018 88th

«09 597/300«09 597/300

TabelleTabel

Geschwindigkeiten der beschleunigten Abkühlung und mechanische Eigenschaften der so behandelten gewöhnlichen BaustähleAccelerated cooling rates and mechanical properties of the common structural steels treated in this way

Plattenplates AbkühltemperaturCooling temperature CC. nach demafter this AbkühlCool down Charpy-TestCharpy test Charpy-TestCharpy test ZugfestigkeitstestTensile strength test StreckStretch Zugtrain %% Stahlstole stärkestrength KühlenCool geschwinspeed bei 0⁰Cat 0 ⁰ C bei O⁰Cat O ⁰ C grenzeborder festigkeitstrength 31,531.5 Nr.No. mmmm vor dembefore the 640640 digkeitage KerbschlagNotched impact faseriger Bruchfibrous break kg/mm² kg / mm ² kg/mm² kg / mm ² 30,030.0 39,539.5 KühlenCool 695695 °C/Sek.° C / sec. mkg/cm² mkg / cm ² %% 29,929.9 46,346.3 29,529.5 55 36,036.0 895895 749749 2,3·2.3 9,039.03 11,711.7 31,631.6 48,848.8 30,030.0 66th 32,532.5 875875 685685 -2,1-2.1 7,577.57 6,76.7 28,828.8 42,842.8 77th 31,231.2 910910 1,71.7 6,286.28 37,037.0 26,626.6 42,542.5 88th 860860 1,91.9 10,4610.46 73,373.3

Wenn man diese Stähle bei niedriger Temperatur glüht, dann bemerkt man wohl eine geringe Zunahme der Dehnung und auch der Streckgrenze, aber eine Änderung der Einschnürung ist kaum zu beobachten. Die Beziehung zwischen dem Glühen bei niedriger Temperatur und den dadurch herbeigeführten statischen mechanischen Eigenschaften ergibt sich aus den F i g. 8-1, 8-2 und 8-3.If you anneal these steels at a low temperature, you will probably notice a small increase the elongation and also the yield point, but a change in the constriction can hardly be observed. The relationship between the low temperature glow and the static it creates mechanical properties result from the F i g. 8-1, 8-2 and 8-3.

Die Ergebnisse des Kerbschlagversuches bei der Temperatur von 0⁰C sind aus den F i g. 9-1 und 9-2 ersichtlich; die Kerbschlagwerte werden durch das Glühen bei niedriger Temperatur, also entweder bei 400 oder bei 500⁰C etwas verbessert. Ebenso bemerkt man, daß die faserigen Brüche durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung etwas verbessert werden.The results of the notched impact test at the temperature of 0 ^° C. are shown in FIGS. 9-1 and 9-2 can be seen; the notched impact values are somewhat improved by the annealing at low temperature, either at 400 or at 500 ⁰ C. It is also noted that the fibrous breaks are somewhat improved by the heat treatment according to the invention.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung auf den Stahl, welcher einem Normalglühen und dann dem beschleunigten Abkühlen unterworfen wurde, werden — wie aus der F i g. 10 ersichtlich ist — die Ergebnisse des Zugfestigkeitsversuches kaum beeinflußt. Was jedoch die Kerbschlagzähigkeit und den faserigen Bruch anbelangt, beispielsweise bei einer Temperatur von —40° C, so werden dieselben durch das Glühen bei niedriger Temperatur, nämlich bei 400⁰C auf die Dauer von 1 Stunde und dann Abkühlen in Luft, merklich verbessert, wie aus den Fig. 11-1 und 11-2 hervorgeht. ■Weiterhin zeigen die F i g. 12-1 und 12-2 die Beziehung zwischen den Tr 15 — und den Trs — übergangstemperaturen einerseits und dem Glühen bei niedriger Temperatur andererseits, d. h., die Ubergangstemperaturen sind bei einer Glühtemperatur von 400⁰C am niedrigsten.When the heat treatment according to the invention is applied to the steel which has been subjected to normalizing and then accelerated cooling, as shown in FIG. 10 can be seen - the results of the tensile strength test hardly influenced. However, with regard to impact strength and the fibrous fraction, for example at a temperature of -40 ° C, then, the same remarkably improved by the annealing at low temperature, namely at 400 ⁰ C for a period of 1 hour and then cooling in air, as shown in Figures 11-1 and 11-2. ■ Furthermore, the F i g. 12-1 and 12-2, the relationship between the carrier 15 - and the Trs - transition temperatures on the one hand and the low temperature annealing on the other hand, that is, the transition temperatures are at an annealing temperature of 400 ⁰ C at the lowest.

Wie aus vorstehendem hervorgeht, kann man durch die neuartige erfindungsgemäße Wärmebehandlung sowohl die Dehnbarkeit als auch die Kerbschlagzähigkeit gewöhnlicher Baustähle genau so wirksam verbessern wie bei Stählen hoher Zugfestigkeit und sonstigen niedrig legierten Baustählen. Es ist daher ersichtlich, daß sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für gewöhnlichen Stahl eignet.As can be seen from the above, the novel heat treatment according to the invention both the ductility and the notched impact strength of common structural steels are accurate as effectively as with steels with high tensile strength and other low-alloy structural steels. It can therefore be seen that the method according to the invention is also suitable for ordinary steel.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: .Verfahren zur Herstellung von Stahl hoher Zugfestigkeit und Kerbschlagzähigkeit durch beschleunigtes Abkühlen eines Stahls mit weniger als 0,3% Kohlenstoff, weniger als 0,5% Silicium und weniger als 1,5% Mangan im Temperaturbereich von 550 bis 1200⁰C mit nachfolgender Abkühlung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl innerhalb des Temperaturbereiches über einen Bereich von mehr als 100°C mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 1 bis 10°C/Sekunde abgekühlt, auf einer ,Temperatur von 350 bis 650° C über einen Zeitraum von 30 bis 90 Minuten gehalten und anschließend an der Luft abgekühlt wird..Process for the production of steel with high tensile strength and notched impact strength by accelerated cooling of a steel with less than 0.3% carbon, less than 0.5% silicon and less than 1.5% manganese in the temperature range from 550 to 1200 ⁰ C with subsequent cooling , characterized in that the steel is cooled within the temperature range over a range of more than 100 ° C at a cooling rate of 1 to 10 ° C / second, to a temperature of 350 to 650 ° C over a period of 30 to 90 minutes is held and then cooled in the air. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 881 354, 926074;
britische Patentschrift Nr. 252 420.Considered publications:
German Patent Nos. 881 354, 926074;
British Patent No. 252 420. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings 809 597/300 8.68 © Bundesdruckerei Berlin809 597/300 8.68 © Bundesdruckerei Berlin